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美国能源部地热愿景:2050 年地热占美国总发电量 8.5% 与冷暖空调能源需求 23%

美国不仅太阳能、风能地理资源丰富,同时也蕴藏大量地热资源,但是到目前为止,美国太阳能、风能已经蓬勃发展,地热发展却远远落后,不过虽然地热产业本身相对停滞,页岩气与页岩油的大爆发,让地热所需的探勘与钻探技术领域都有突破性进展,逐渐兴起一种看法:是否地热也有机会像当初的页岩气革命一样,沉寂已久后有爆发性的发展呢?显然美国能源部对此看法站在肯定的一方。

美国能源部 2019 年发布的最新报告《地热愿景:驾驭我们脚下的热能》(GeoVision: Harnessing the Heat Beneath Our Feet),对地热发展表达高度重视,能源部表示地热是几乎取之不尽,身为可再生能源,既能随时可用可以充任基载,又能随时依需求弹性发电,而且地热资源遍布美国 50 州,是美国用电与冷暖空调的绝佳资源,更有助于提升美国的能源多样性,以提升能源安全。

《地热愿景》 认为地热是「美国尚未汲取的巨大能源蕴藏」,过去因为技术因素,地质资料的缺乏,以及行政阻碍,例如土地取得等相关问题,严重妨碍了美国的地热发展,若开始积极解决这些问题,美国地热发展速度将远远快于如今程度。其中,增强型地热系统(Enhance Geothermal System,EGS)技术将是关键,增强型地热系统指当地热资源本身没有相对应的蒸气或热水可供利用,由地面上从注水景注冷水进入乾热岩层,加热后,再由生产井抽出热水或蒸气来发电,可大为扩展地热发电应用范围。

报告中指出,科技进步降低成本也扩大地热发电应用的地理区位,探勘技术与管理技术的进展,都将大幅降低地热发展的成本与风险,在此情况下,到 2050 年,美国地热发电将比今日的规模增加将尽 26 倍,总发电容量达 60 吉瓦(gigawatt),占届时美国总安装发电容量的 3.7%,实际发电量则将占美国全年总发电量的 8.5% 之多。

除了技术方面的突破,其实各国地热发展的最大障碍往往是法规,土地取得与许可往往被划为与其他对环境破坏较大产业一样,甚至更复杂的审查流程,旷日废时,造成行政成本激增。报告发现,美国对地热的审查规范,如果能降到跟油气产业一致即可,就能大为降低地热开发成本,并促进开发许多新资源。报告认为,即使不论科技的进步,光是最佳化审查流程,就足以让美国地热发电规模从当前的 6 吉瓦,至 2050 年超过倍增到 13 吉瓦,可见相关法规阻碍有多大。

除发电外,地热还有直接使用为热水与暖气热能来源,以及透过热泵成为空调能源来源的利用方式,直接使用部分,2017 年美国有 21 处直接使用地热的设施,供应 4,500 万户。地热冷暖空调方面,目前全美相关应用规模大约 16.8 吉瓦,相当于供应 200 万家户,《地热愿景》认为若能彻底发挥技术发展以及美国地热资源的潜力,可望将规模扩大为 14 倍,供应 2,800 万家户,在 2050 年占美国住宅空调市场 23%。

若美国能实现这些愿景,至 2050 年在电力部门将可减少二氧化碳排放 5.16 亿公吨,冷暖空调部门将可减少 12.81 亿公吨,总计减少的二氧化碳排放量将相当于减少 2,600 万辆燃油汽车。

在太阳能与风能的快速发展下,地热显得相当边缘化,但如今不仅技术进步让地热发展重新出发,美国政府对地热的重视程度也提升,积极推动将国内地热资源,转换为稳定又能弹性取用,能源自给的无碳能源,而页岩油气革命引领的地质探勘钻掘技术大爆发,也为地热打下了良好的基础,若一切如美国能源部的预测,地热很快将会是人类对抗全球暖化的重要手段之一。

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